基于dSPACE半实物仿真的电机测试平台研究

论文摘要

在进行控制算法研究时,需要一个方便而又快捷方法对其进行验证。基于实时的硬件平台,实现用MATLAB/Simulink开发的控制算法,并且对控制算法实时在线调试,可以很快地进行反复设计,反复试验直到找到理想的控制方案。因此,开发一个实时硬件测试平台,具有重要意义。dSAPCE实时仿真系统是由dSPACE公司开发的一套基于MATLAB/Simulink的控制系统开发及测试的工作平台,实现了和MATLAB/Simulink的完全无缝连接。dSPACE实时系统拥有具有高速计算能力的硬件系统,包括处理器、I/O等,还拥有方便易用的实现代码生成/下载和试验/调试的软件环境。这样,在dSPACE强大能力的支持下,就可以很好地实现控制算法的实时验证。课题研究设计基于dSAPCE实时仿真系统的电机测试平台,并以8/6极双凸极永磁电机为样机进行试验,测试电机控制算法的快速实现。该测试平台系统包括硬件和软件两部分。硬件方面,在基于dSPACE实时仿真系统硬件接口板既有资源基础上,设计了相应的接口电路、电源电路、电流反馈电路、转子位置检测电路、PWM信号产生电路、驱动电路及其保护电路等。软件方面,在Matlab/Simulink软件下建立8/6极双凸极永磁电机调速模型,并实现离线仿真。调速模型包括PWM输出模块、PI调节模型、电机本体模型、斩波控制模型、机械子系统模型、电机位置信号处理模型等。再在dSPACE软件环境下加入RTI模块,完成8/6极双凸极永磁电机调速模型构建。包括转速PI调节、电机每相开通、关断角的实现以及PWM波的生成、电流给定控制模块、电机起动控制模块、Bang-Bang控制模块等,并在ControlDesk下建立虚拟仪表界面对电机控制进行操作。最后,在ControlDesk下对8/6极双凸极永磁电机调速系统进行调试及试验。试验结果验证了dSPACE实物仿真平台在电机控制中算法验证的快速和便利性。为进一步利用dSPACE实物仿真平台研究其他电机的控制算法提供了很好的基础。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究背景
• 1.2 双凸极永磁电机发展
• 1.3 本文研究的目的
• 1.4 本文研究的主要内容
• 第二章 dSPACE 仿真平台介绍
• 2.1 dSPACE 实时仿真系统介绍
• 2.2 dSPACE 控制系统开发软件
• 2.2.1 Simulink 介绍
• 2.2.2 Real-time Workshop 软件
• 2.2.3 代码生成和下载软件RTI
• 2.2.4 综合实验与测试环境（软件）Controldesk
• 2.3 基于dSPACE 的控制系统开发步骤
• 2.4 DS1104控制板结构
• 小结
• 第三章 DSPM调速系统的基本理论
• 3.1 DSPM的基本结构和工作原理
• 3.2 DSPM的数学模型
• 3.3 DSPM 的控制策略
• 3.4 DSPM 调速系统的控制方法
• 小结
• 第四章 基于dSPACE 的DSPM 调速系统硬件设计
• 4.1 系统硬件结构
• 4.2 强电电路设计
• 4.2.1 电机驱动电源电路
• 4.2.2 DSPM 主回路设计
• 4.3 控制回路设计
• 4.3.1 转子位置检测
• 4.3.2 电流反馈电路
• 4.3.3 信号处理电路
• 4.3.4 保护电路
• 4.4 低压供电源电路
• 4.5 硬件抗干扰措施
• 小结
• 第五章 基于dSPACE 的DSPM 调速系统软件设计
• 5.1 基于MATALB/Simulink 软件的DSPM 系统模型
• 5.1.1 基于MATALB/Simulink 的DSPM 调速系统
• 5.1.2 系统的仿真结果与分析
• 5.2 DSPM 调速系统软件流程
• 5.2.1 电机运行流程
• 5.3 基于dSPACE 的8/6 极 DSPM 调速系统软件实现
• 5.3.1 转速采样RTI 模块
• 5.3.2 角度转换成时间量
• 5.3.3 参考电流给定模块
• 5.3.4 PWM 接口RTI 模块
• 小结
• 第六章 基于dSPACE 的8/6 极DSPM 调速系统调试
• 6.1 实验装置
• 6.2 系统调试
• 6.3 试验波形
• 6.3.1 位置信号波形
• 6.3.2 电流波形
• 6.3.3 转速波形
• 小结
• 总结
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间作者发表的论文